DOSSIER
Optique singulière
OPTIQUE SINGULIÈRE: DÉFAUTS DE LUMIÈRE ET ÉMERGENCE DE STRUCTURES ÉLECTROMAGNÉTIQUES
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Étienne BRASSELET *
Université de Bordeaux, CNRS, Laboratoire Ondes et Matière d ' Aquitaine, F-33400 Talence, France. * etienne. brasselet @ u-bordeaux. fr
La lumière naturelle nous enveloppe au quotidien, qu’ elle nous soit visible ou invisible. Domptée, elle a trouvé sa place dans nombre de technologies qui accompagnent le quotidien des sociétés. Collectée et analysée, elle nous permet même d’ appréhender l’ Univers et nous connecte à notre passé commun. Cependant, la lumière, naturelle ou artificielle, a ses défauts, au sens propre. Une ou plusieurs de ses caractéristiques peuvent en effet être non définies à certains endroits, on parle de singularités. L’ optique dite « singulière » est un domaine de recherche qui traite de cela et cet article vise à en donner un aperçu. https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202513232
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Appréhender le caractère « singulier » de la lumière peut se faire à l ' aide d ' un exemple simple dans le cadre d’ une description de la lumière à l’ aide de rayons: l’ optique géométrique. L ' effet d ' une lentille mince sur un faisceau lumineux, décrit comme un ensemble continu de rayons parallèles qui convergent en un point du plan focal de la lentille, est illustré à la Figure 1( a). Ce point est à la croisée d’ une infinité de rayons, l’ intensité y diverge, ce qui correspond à une singularité résultant du cadre purement géométrique retenu. Si l ' on aborde le même phénomène dans un cadre ondulatoire, on peut décrire une tache lumineuse d’ intensité finie au foyer, qui ne porte plus trace de cette divergence géométrique. Une telle régularisation peut être observée dans la vie courante, par exemple en regardant l ' effet d ' un verre sur la lumière, comme on peut le voir sur la Figure 1( b), duquel émergent des structures lumineuses intenses associées aux endroits où une infinité de rayons se superposent, ce que l ' on appelle des caustiques.
Toutefois, la description ondulatoire de la lumière, qui est un champ électromagnétique vectoriel régi par les équations de Maxwell, présente elle aussi des singularités. Et ce,
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